Введение
Анализатор векторных сигналов – это прибор, измеряющий амплитуду и фазу входного сигнала на одной частоте в полосе промежуточной частоты (ПЧ) прибора. Основное применение – проведение внутриканальных измерений, таких как величина вектора ошибки, мощность в кодовой области и спектральная плоскостность, для известных сигналов. Анализаторы векторных сигналов полезны для измерения и демодуляции цифровых сигналов с модуляцией, например, WCDMA, LTE и WLAN. Эти измерения используются для оценки качества модуляции и могут применяться для валидации разработки и сертификационных испытаний электронных устройств.
Операция
Процесс анализа спектра векторного анализатора сигналов обычно включает в себя стадию понижения частоты и оцифровки, а также стадию цифровой обработки сигналов и отображения.
Этап перехода вниз и оцифровки
Анализатор векторных сигналов работает, прежде всего осуществляя понижение частоты спектра сигнала с использованием супергетеродинных методов. Часть спектра входного сигнала понижается по частоте (с помощью генератора, управляемого напряжением, и смесителя) до центральной частоты полосового фильтра. Использование генератора, управляемого напряжением, позволяет учитывать различные частоты несущей. После преобразования в промежуточную частоту сигнал фильтруется для ограничения полосы пропускания и предотвращения эффекта наложения спектров. Затем сигнал оцифровывается с помощью аналого-цифрового преобразователя. Частота дискретизации часто изменяется в зависимости от рассматриваемой полосы частот.
DSP и этап отображения
После оцифровки сигнала он разделяется на квадратурные и синфазные компоненты (I/Q данные) с помощью квадратурного детектора, который обычно реализуется дискретным преобразованием Гильберта. На основе этих компонентов сигнала и различных процессов цифровой обработки сигналов (DSP) выполняются и отображаются несколько измерений, например, следующие.
Спектр сигналов от FFT
Для вычисления частотного спектра сигнала используется быстрое преобразование Фурье (FFT). Обычно предусмотрена возможность применения оконной функции для уменьшения спектральных утечек и повышения разрешения по частоте. Эта оконная функция реализуется путем умножения на цифровые отсчеты сигнала за период выборки перед вычислением FFT.
Диаграмма созвездий
Диаграмма созвездия отображает сигнал, модулированный цифровым методом модуляции, таким как квадратурная амплитудная модуляция или фазовая манипуляция. На этой диаграмме величина синфазной (I) и квадратурной (Q) составляющих отображается по вертикальной и горизонтальной осям соответственно. Качественная оценка качества сигнала может быть выполнена на основе анализа данной диаграммы.
Величина вектора ошибки
Представляя квадратурную и фазовую составляющие в виде вертикальной и горизонтальной осей, величина вектора ошибки может быть вычислена как расстояние между идеальной и измеренной точками созвездия на диаграмме. Для этого необходимо знание модулированного сигнала, чтобы сравнить принятый сигнал с идеальным сигналом.
Типичная функциональность
Типичные дисплеи анализатора векторных сигналов отображают спектр измеряемого сигнала в полосе пропускания промежуточной частоты, диаграмму созвездия демодулированного сигнала, измерения модуля вектора ошибки и график сигнала во временной области. В зависимости от типа используемой модуляции могут отображаться и другие результаты измерений, такие как декодирование символов, измерения MIMO и сводка по радиокадрам.